Die SALDi-Arbeitsgruppe in der Physischen Geographie an der FSU Jena untersucht Fragen zur Bodenerosion in Südafrika
Die Teilprojektbeschreibung
Das Problem der Bodenerosion
Sedimente in einem ausgetrockneten Stausee, Südafrika
Foto: J. Baade 2018
Bodenerosion ist der bedeutenste quasi-natürliche Teilprozess der Landdegradation und ein weltweites Problem. Bodenerosion, insbesondere durch Wasser, führt zum Abtrag des Oberbodens, der Zerschneidung von Landschaften und zum Sedimenteintrag in die Gewässersysteme. In ariden Gebieten bedingt dies auch die Versandung von Trinkwassertalsperren und einen entsprechenden Rückgang des Speichervolumens.
Unsere Zielsetzungen
TLS-Vermessung von Tiefenlinienerosion
Foto: J. Baade 2015
Die Ziele der Arbeitsgruppe Bodenerosion innerhalb von SALDi sind:
1. Die Einschätzung des Ausmaßes der Bodenerosion in Südafrika mittels aktueller Untersuchungen zur Versandung von Stauseen zu verbessern.
2. Das Ausmaß der Bodenerosion mit Bezug zu den Bodenneubildungsraten (TP3) zu bewerten.
3. Die modellhafte Abschätzung der Bodenerosion durch Wasser mit einem physikalisch basierten Modell zu verbessern.
Unsere Methodik I (Bodenerosionskartierung)
Tiefenlinienerosion (DGM)
Foto: Jussi Baade/FSU 2017
Das Ausmaß der Bodenerosion rezent zu messen ist eine Herangehensweise, um das Problem richtig einschätzen zu können. Ein anderer Ansatz besteht darin, den Bodenabtrag über Modelle abzuschätzen. Aber solche Modelle müssen in der Regel angepasst bzw. kalibriert werden. Dazu sind wiederum direkte Messungen zur Bodenerosion notwendig. Hier werden wir skalenübergreifende Messmethoden einsetzen von lokal sehr beschränkten Messungen mittels eines Terrestrischen Laserscanners (TLS), über drohengestützte Photogrammetrie bis hin zu satellitengestützten Ansätzen. Allen Ansätzen gemeinsam ist das Ziel, skalenübergreifend die Schwerpunktbereiche der Bodenerosion korrekt zu lokalisieren.
Unsere Methodik II (Stauseesedimentation)
Klipkopje Dam
Foto: J. Baade 2020
In Stauseen sammelt sich über Jahrzehnte das Material, das in den Einzugsgebieten abgetragen wird. Angesichts der stark schwankenden Witterungsbedingungen unter semiariden Klimabedingungen sind langjährige Geoarchive, wie Stauseen, besonders wertvoll, wenn es darum geht mittlere Abtragsraten zu bestimmen. Im Rahmen von SALDi ist geplant in mehreren Arbeitsgebieten ausgesuchte Stauseen zu erkunden, den Stand der Versandung mittel Echolotung und terrestrischer Vermessung zu erkunden und aus den Daten die mittleren Sedimenteintragsraten und Bodenabtragsraten zu bestimmen.
Unsere Methodik III (Bodenerosionsmodellierung)
Soil Erosion Modelling
Foto: SALDi 2020
In SALDi wird mit der Anpassung des physikalisch basierten Erosionsmodells Erosion3DExterner Link (Schmidt 1996, Schob et al. 2006) an die Verhältnisse in Südafrika ein Beitrag zur Verbesserung der Ansätzer zur Bodenerosionsmodellierung geleistet. Derzeit wird am Beispiel eines Einzugsgebiets in der Nähe von Ladybrand, Free State, geprüft, inwieweit relativ gut verfügbare Daten für die Modellierung verwendet werden können.
Unsere Zusammenarbeit
Im Bereich der Bodenerosionsforschung arbeiten wir in Deutschland eng mit TP2 und TP3 zusammen. In Südafrika konzentriert sich die Zusammenarbeit auf das ARC-ISCW, SANParks, die University of the Free State und die North West University.
Die erwarteten Ergebnisse
Meilenstein 1: 1. Feldkampagne für Stauraumuntersuchungen, Niederschlagsexperimente (in Zusammenarbeit mit der Firma mit ARC) und TLS-Umfragen durchgeführt. Meilenstein 2: Analysierte Speicherumfragen Meilenstein 3: 2. Feldkampagne für Niederschlagsexperimente (in Zusammenarbeit mit ARC) und TLS-Reviews durchgeführt. Meilenstein 4: Ergebnisse von Niederschlagsexperimenten integriert in EROSION 3D und Prototyp von EROSION ZA entwickelt zusammen mit ARC-ISCW Meilenstein 5: TLS-Umfragen analysiert und Ergebnisse mit Luftbildaufnahmen verglichen Meilenstein 6: Mittelfristige Sedimentausbeute und Bodenverlustraten aus Stauraumuntersuchungen, dekadische Trends der Bodenerosion festgestellt Meilenstein 7: Beitrag zum Capacity Building mit 2. SALDi Summer School in Stellenbosch abgeschlossen Meilenstein 8: Präsentation der endgültigen Ergebnisse auf dem SALDi-Bilanzsitzung in Pretoria
Die 3. SALDi Geländekampagne findet von März bis Mitte April 2020 statt und umfasst ausgewählte Untersuchungsgebiete. Der Fokus der Arbeiten liegt auf der Kontrolle der Bodenfeuchtenetzwerke, sowie ergänzende Beregnungsexperimente und ergänzende Vermessungen von Stauseen. Das Bild zeigt eine Beregnung in der Nähe von Ladybrand, Free State im Oktober 2019.
Die 2. SALDi Geländekampagne findet vom September bis Mitte Oktober 2019 statt und umfaßt alle sechs Untersuchungsgebiete. Der Fokus der Arbeiten liegt auf der Kontrolle der Bodenfeuchtenetzwerke, die im März erfolgreich installiert wurden. Zudem werden Vermessungen mit dem Terrestrischen Laserscanner und Beregnungsexperimente durchgeführt.Das Bild zeigt den Testlauf auf den Versuchsflächen des TLLLR in Dornburg am 17.7.2019.
Die 1. SALDi Geländekampagne findet vom 14.3. bis 6.4.2019 statt und umfaßt alle sechs Untersuchungsgebiete. Der Fokus der Arbeiten liegt auf der Installation von Geräten und initialen Geländevermessungen.
SALDi Projektteam Bodenerosion
Baade, Jussi, PD Dr.SALDi Koordinator und Teilprojektleiter (PI)Lehrstuhl Physische Geographie
